(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光対象の透明基板を支持する基板ステージと、この基板ステージの上方に配置され複数個のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイの上方に配置され前記マイクロレンズアレイに固定された遮光マスクと、露光光源と、この露光光源から出射された露光光を前記遮光マスクに導き前記遮光マスクを透過した露光光を前記マイクロレンズアレイにより前記基板ステージ上の基板に結像させる光学系と、前記マスクの前記基板との対向面に配置されたアライメントマーク台と、このアライメントマーク台における前記基板との対向面に形成されたアライメントマークと、前記透明基板の下方に配置され前記透明基板を透過した光を前記アライメントマークに照射して前記透明基板に設けた基板マークと前記アライメントマークとを同一視野内で検知するマーク検知手段と、を有し、前記アライメントマーク台と前記基板との間隔は、前記マイクロレンズと前記基板との間隔よりも小さいことを特徴とするマイクロレンズアレイを使用した露光装置。
【請求項２】
前記アライメントマーク台は、前記基板との対向面に凹部又は段差が形成されており、前記アライメントマークは前記凹部又は段差の低い位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズアレイを使用した露光装置。
【請求項３】
前記マイクロレンズアレイと前記透明基板とは相対的に移動可能であり、前記アライメントマークは前記マスクにおける前記移動方向に直交する方向の両端部に、対となって形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロレンズアレイを使用した露光装置。
【請求項４】
露光対象の基板に露光光を結像させて前記基板を露光するマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイと平行に前記マイクロレンズアレイに固定された遮光マスクと、このマスクの前記マイクロレンズアレイが配置された側の面における前記マイクロレンズアレイより外側に配置されたアライメントマーク台と、このアライメントマーク台の先端面に形成されたアライメントマークと、を有し、前記アライメントマーク台の先端面と前記マスクとの間の距離は、前記マイクロレンズアレイの先端面と前記マスクとの間の距離より大きいことを特徴とする光学部材。
【請求項５】
前記アライメントマーク台の先端面には、凹部又は段差が形成されており、前記アライメントマークは前記凹部又は段差の低い位置に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光学部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロレンズアレイを使用した露光装置及び光学部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロレンズアレイを使用した露光装置は、アモルファスシリコン膜にレーザ光を照射して、レーザ光の熱によりアモルファスシリコン膜を溶融・凝固させることによって、アモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に改質するレーザアニーリング装置として使用されていると共に、マスク画像をレジスト膜に投影露光して、その後の現像処理によりレジストパターンを形成するフォトリソグラフィのための露光装置として使用されている。このマイクロレンズアレイを使用した露光装置として、特許文献１に開示されたものがある。
【０００３】
この特許文献１に開示された露光装置においては、図４に示すように、ステージ１００上に被露光体１０１が載置され、この被露光体１０１の上方に、フォトマスク１０２及びマイクロレンズアレイ１０６が配置されている。そして、光源１１１からの露光光は、コリメーションレンズ１１０により集光されて、フォトマスク１０２に照射される。フォトマスク１０２は透明基板１０３の上面に、開口１０５を有する遮光膜１０４が形成されたものであり、透明基板１０３の下面に多数の２次元的に配置されたマイクロレンズ１０７が形成されて、マイクロレンズアレイ１０６が構成されている。この遮光膜１０４の開口１０５を透過した露光光が、マイクロレンズアレイ１０６のマイクロレンズ１０７を透過して収束され、被露光体１０１上に結像する。フォトマスク１０２及びマイクロレンズアレイ１０６はマスクステージ１０８により支持されている。
【０００４】
図５は従来の他のマイクロレンズアレイを使用した投影露光型の露光装置を示す断面図である。透明基板１の上に、例えば、フォトリソグラフィ用のレジスト膜２が形成されており、この基板１がマイクロレンズ露光装置の下方に搬送されてくる。従来のマイクロレンズ露光装置においては、多数のマイクロレンズ３ａが２次元的に配置されて形成されたマイクロレンズアレイ３が設けられており、このマイクロレンズアレイ３の上方にマスク４が配置されている。マイクロレンズアレイ３は透明石英基板により形成されており、このマイクロレンズアレイ３の透明石英基板にマイクロレンズ３ａが加工されている。マスク４は、マイクロレンズアレイ３と同様の材質の透明基板の下面にＣｒ膜５が接合されて構成されており、このＣｒ膜５には、レーザ光を通過させるための孔５ａが形成されている。このマスク４における孔５ａ以外の部分は、Ｃｒ膜５により覆われていて、レーザ光の通過を阻止する遮光部分となっている。マイクロレンズアレイ３の両端部は、マスク４に向けて延びるように折れ曲がっており、この各端部の端面がその上方のマスク４に接合されている。これにより、マイクロレンズアレイ３とマスク４とが固定されている。
【０００５】
このように構成された従来のマイクロレンズ露光装置においては、露光用のレーザ光をマスク４上に照射すると、マスク４の孔５ａを通過したレーザ光が、マイクロレンズアレイ３の各マイクロレンズ３ａに入射し、各マイクロレンズ３ａにより基板１上のレジスト膜２に収束する。なお、この孔５ａには、投影すべきパターンが形成されており、レーザ光が孔５ａを透過してレジスト膜２に照射されたときに、前記パターンがレジスト膜２に投影される。
【０００６】
従来のマイクロレンズアレイを使用した投影露光型の露光装置においては、基板１とマスク４及びマイクロレンズアレイ３との位置合わせは、図６に示す調整用基板１ａを使用して行っていた。マスク４の下面におけるマイクロレンズアレイ３が配置されていない両端部に、アライメントマーク１１が形成されており、このアライメントマーク１１の下方であって、更に透明な調整用基板１ａの下方には、カメラ１０が配置されている。そして、調整用基板１ａ上には、そのアライメントマーク１１に対向する位置に、透明な台３０が設けられており、この透明台３０上にマーク３１が形成されている。そして、カメラ１０により、マスク４の下面のアライメントマーク１１と台３０上のマーク３１とが同一視野内で一致するように、マスク４及びマイクロレンズアレイ３の調整用基板１ａに対する位置決めがなされる。このように、調整用基板１ａにおいて、マスク４と基板１ａとの位置合わせをすることにより、生産基板１とマスク４との間の位置調整がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２７７９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の従来の露光装置においては、いずれもマスク４にマイクロレンズアレイ３を接合しているため、マイクロレンズアレイ３のマイクロレンズ面が基板１の表面に最も接近する。このため、ギャップ管理の異常が発生した場合、まず、マイクロレンズ面が基板表面に接触するので、マイクロレンズに傷がつく可能性が極めて高い。また、マイクロレンズアレイ３と基板１（実際はレジスト膜２）との間の距離は、約２００μｍである。このように、マイクロレンズアレイ３と基板１との間の間隔が短いため、基板１をマイクロレンズアレイ３により露光しているときに、異物が基板１上に進入してきた場合、異物によりマイクロレンズアレイ３に疵をつけてしまう虞がある。このマイクロレンズアレイ３は、マイクロレンズアレイ露光装置において、極めて高価な部品であり、また、マイクロレンズアレイ３に疵がつくと、これを新品に交換するしか対処の方法がない。よって、基板１とマイクロレンズアレイ３との間に異物が進入することを防止するための対策が急務であった。しかしながら、従来の露光装置においては、この基板１とマイクロレンズアレイ３との間への異物の混入を防止することはできない。また、従来は、調整用基板１ａを使用して、マスク４と調整用基板１ａとの位置合わせをすることにより、生産基板１との位置合わせを間接的に行っており、その作業が煩雑であった。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、マイクロレンズアレイと基板との間に異物が入り込むことを防止することができ、基板の異常接近及び前記異物によりマイクロレンズに傷がつくことを防止できるマイクロレンズアレイを使用した露光装置及び光学部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るマイクロレンズアレイを使用した露光装置は、露光対象の透明基板を支持する基板ステージと、この基板ステージの上方に配置され複数個のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイの上方に配置され前記マイクロレンズアレイに固定された遮光マスクと、露光光源と、この露光光源から出射された露光光を前記遮光マスクに導き前記遮光マスクを透過した露光光を前記マイクロレンズアレイにより前記基板ステージ上の基板に結像させる光学系と、前記マスクの前記基板との対向面に配置されたアライメントマーク台と、このアライメントマーク台における前記基板との対向面に形成されたアライメントマークと、前記透明基板の下方に配置され前記透明基板を透過した光を前記アライメントマークに照射して前記透明基板に設けた基板マークと前記アライメントマークとを同一視野内で検知するマーク検知手段と、を有し、前記アライメントマーク台と前記基板との間隔は、前記マイクロレンズと前記基板との間隔よりも小さいことを特徴とする。
【００１１】
この露光装置において、前記アライメントマーク台は、前記基板との対向面に凹部又は段差が形成されており、前記アライメントマークは前記凹部又は段差の低い位置に形成されているように構成することができる。
【００１２】
更に、例えば、前記マイクロレンズアレイと前記透明基板とは相対的に移動可能であり、前記アライメントマークは前記マスクにおける前記移動方向に直交する方向の両端部に、対となって形成されている。
【００１３】
本発明に係る光学部材は、露光対象の基板に露光光を結像させて前記基板を露光するマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイと平行に前記マイクロレンズアレイに固定された遮光マスクと、このマスクの前記マイクロレンズアレイが配置された側の面における前記マイクロレンズアレイより外側に配置されたアライメントマーク台と、このアライメントマーク台の先端面に形成されたアライメントマークと、を有し、前記アライメントマーク台の先端面と前記マスクとの間の距離は、前記マイクロレンズアレイの先端面と前記マスクとの間の距離より大きいことを特徴とする。
【００１４】
この光学部材において、前記アライメントマーク台の先端面には、凹部又は段差が形成されており、前記アライメントマークは前記凹部又は段差の低い位置に形成されているように構成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、アライメントマーク台が最も基板に近いので、ギャップ管理の異常が発生したり、異物が基板上を侵入してきたりしても、基板又は異物が接触するのは、マイクロレンズアレイではなく、アライメントマーク台である。このため、マイクロレンズアレイは、基板又は異物との接触により傷がつくことが防止される。また、本発明においては、マスクと基板との位置合わせに、調整用基板を使用する必要がなく、生産基板に対して、露光処理中に位置合わせをすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る露光装置を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る露光装置を示す断面図である。
【図３】マスクの下面を示す図である。
【図４】従来の露光装置を示す図である。
【図５】従来の他の露光装置を示す断面図である。
【図６】従来の位置合わせ方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の第１実施形態に係るマイクロレンズアレイを使用した露光装置を示す縦断面図である。透明基板１は適宜の基板ステージ（図示せず）上に搬送されてきて、この基板ステージに支持される。透明基板１の上には、例えば、フォトリソグラフィ用のレジスト膜２が形成されており、このレジスト膜２に本実施形態のマイクロレンズ露光装置から露光光が照射される。基板ステージ（基板１）の上方には、多数のマイクロレンズ３ａが２次元的に配置されて形成されたマイクロレンズアレイ３が設けられており、このマイクロレンズアレイ３の上方にマスク４が配置されている。マイクロレンズアレイ３は例えば透明石英基板により形成されており、このマイクロレンズアレイ３の透明石英基板にマイクロレンズ３ａが加工されている。遮光マスク４は、マイクロレンズアレイ３と同様の材質の透明基板の下面にＣｒ（クロム）膜５が接合されて構成されており、このＣｒ膜５には、レーザ光を通過させるための孔５ａが形成されている。孔５ａを有するＣｒ膜５は、マスク４の幅方向中央部に配置されている。
【００１８】
マイクロレンズアレイ３の両端部は、マスク４に向けて上方に折れ曲がっており、この各端部の端面６がその上方のマスク４に接合されている。これにより、マイクロレンズアレイ３とマスク４とが固定されている。
【００１９】
適宜の光源（図示せず）からマスク４に入射した露光光は、マスク４のＣｒ膜５の孔５ａを透過してマイクロレンズアレイ３に入射し、マイクロレンズアレイ３により基板１上のレジスト膜２に投影される。マイクロレンズアレイ３はマスク４の孔５ａのパターンを等倍成立像で基板１上のレジスト膜２に結像させる。
【００２０】
マスク４の下面におけるマイクロレンズアレイ３が配置されていない両端部に、アライメントマーク台１２が接合されており、このアライメントマーク台１２における基板１に対向する面には、例えば、＋字状のアライメントマーク１１が形成されている。そして、このアライメントマーク１１の下方であって、更に透明基板１の下方には、カメラ１０が配置されている。そして、基板１には、アライメントマーク窓が形成されており、カメラ１０からアライメントマーク窓を介してアライメントマーク１１を観察し、これを撮像する。これにより、カメラ１０により撮影された画像において、透明基板１の表面のアライメントマーク窓内に形成された基板マークと、アライメントマーク台１２の下面に形成されたアライメントマーク１１とが、同一視野内で一致するように、マスク４及びマイクロレンズアレイ３の基板１に対する位置決めがなされる。
【００２１】
そして、アライメントマーク台１２は、そのアライメントマーク１１が、マイクロレンズアレイ３よりも基板１に近い位置になるように、その高さが決められる。即ち、アライメントマーク１１又はアライメントマーク台１２と基板１との間の間隔は、マイクロレンズアレイ３と基板１との間の間隔よりも小さい。
【００２２】
なお、図３に示すように、各マイクロレンズアレイ３に対して、その両側に２対のアライメントマーク１１が設けられている。そして、基板１の走査方向に垂直の方向に複数個のマイクロレンズアレイ３が配置され、基板１の走査方向に垂直の方向については、同時に基板１の露光領域を露光し、基板１の走査方向については、走査の過程で連続的に露光するか、又は走査を一旦停止して間欠的に露光する。なお、マーク２０は、マスク製造時に使用されるマークである。
【００２３】
このように構成された本実施形態のマイクロレンズ露光装置においては、露光用のレーザ光をマスク４上に照射すると、マスク４の孔５ａを通過した露光孔が、マイクロレンズアレイ３の各マイクロレンズ３ａに入射し、各マイクロレンズ３ａにより基板１上のレジスト膜２に収束する。なお、この孔５ａには、投影すべきパターンが形成されており、レーザ光が孔５ａを透過してレジスト膜２に照射されたときに、前記パターンがレジスト膜２に正立等倍像として投影される。この場合に、露光光がレジスト膜２上に結像するようにするために、マイクロレンズアレイ３と基板１との間のギャップは所定値（例えば、２００μｍ）になるように制御されている。また、基板１に対するマイクロレンズアレイ３及びマスク４の位置は、基板１の下方に配置されたカメラ１０にて、基板１のアライメント窓を介してアライメントマーク１１を撮像し、基板１のアライメント窓に設けられた基板マークと、アライメントマーク台１２上のアライメントマーク１１とが同一視野内で一致するように決められる。
【００２４】
而して、マイクロレンズアレイ３と基板１との間のギャップの管理が異常になった場合、マイクロレンズアレイ３が基板１に異常に接近する可能性がある。このようにギャップが異常に短くなった場合、本実施形態においては、まず、アライメントマーク台１２が基板１に接触する。このため、マイクロレンズアレイ３が基板１に接触して、マイクロレンズアレイ３に傷がつくことはない。また、露光に際し、基板１及び露光光源が走査され、マイクロレンズアレイ３及びマスク４に対して基板１及び露光光源が移動した場合、基板１上に異物が侵入する可能性がある。この露光中に異物の侵入が生じた場合は、異物はアライメントマーク台１２により遮蔽されて、マイクロレンズアレイ３と基板１との間には入り込まない。このため、露光中に異物が基板１上に侵入しても、マイクロレンズアレイ３に傷がつくことはない。
【００２５】
このようにして、マイクロレンズアレイ３に傷がつくことが防止される。なお、ギャップ異常又は異物侵入が生じた場合に、アライメントマーク１１に傷がつく可能性はある。しかし、このアライメントマーク１１を使用した基板とマイクロレンズアレイ３及びマスク４とのアライメント処理は、露光の前に行われるので、露光中に上記異常が生じてアライメントマーク１１に傷がついても支障はない。また、このようにアライメントマーク１１に傷がついた場合には、端面６にてマイクロレンズアレイ３をマスク４の透明基板から剥離させ、マイクロレンズアレイ３を他のマスク４に接合することにより、マイクロレンズアレイ３を再利用することができる。よって、高価なマイクロレンズアレイ３を有効利用して露光のランニングコストを低減することができる。
【００２６】
また、本実施形態においては、アライメントマーク１１がアライメントマーク台１２における基板対向面に設けられているので、アライメントマーク１１が基板１に近く、アライメントマーク１１と基板１との間の距離が、カメラ１０の焦点深度内に収まるため、基板１の下方に設けたカメラ１０により基板１上のアライメントマークと、アライメントマーク１１とを同一視野内で撮像して、基板１とマイクロレンズアレイ３及びマスク４との位置合わせを行うことができる。また、本実施形態においては、マスク４及びマイクロレンズアレイ３と基板１との位置合わせを、露光処理中の生産基板に対して行うことができ、調整用基板を使用して位置合わせをする必要がない。
【００２７】
次に、本発明の他の実施形態について、図２を参照して説明する。この実施形態においては、マスク４の下面に設けたアライメントマーク台１３の下面、即ち、基板１に対向する面に、凹部１４が形成されており、この凹部１４内の基板１に対向する面にアライメントマーク１１が形成されている。アライメントマーク台１３はその凹部１４の周囲の面と、基板１との間隔が、マイクロレンズアレイ３と基板１との間隔よりも小さくなるように、形成されている。
【００２８】
このように構成された露光装置においては、マイクロレンズアレイ３と基板１との間のギャップ異常が生じた場合には、アライメントマーク台１３の先端面が基板１と接触し、また、異物が基板１上を侵入してきたりした場合には、アライメントマーク台１３の先端面が異物と接触する。従って、アライメントマーク１１自体は、基板１又は異物と接触することはないので、アライメントマーク１１に傷がつくことはない。よって、本実施形態においては、マイクロレンズアレイ３だけでなく、アライメントマーク１１も継続的に使用することができるため、更にランニングコストを低減できる。なお、アライメントマーク１１は、アライメントマーク台１３の先端面に凹部を設けて、この凹部に形成する場合に限らず、アライメントマーク台１３の先端面に段差を設けて、この段差の低い位置、即ち、先端面における最も突出した面よりも基板１寄りの面にアライメントマーク１１を形成してもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１：基板（生産基板）
１ａ：調整用基板
２：レジスト膜
３：マイクロレンズアレイ
３ａ：マイクロレンズ
４：マスク
５：Ｃｒ膜
５ａ：孔
１０：カメラ
１１：アライメントマーク
１２，１３：アライメントマーク台
３０：台
３１：マーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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